Глава 9 - Выходные устройства ГТД

Площадь Fâûõ сопла регулируется независимо от площади критического сечения при перемещении управляющего кольца 3 вдоль оси сопла. Перемещение управляющего кольца осуществляется одновременным перемещением штоков трех управляющих гидроцилиндров 4.

Отклонение вектора тяги осуществляется изменением угла наклона управляющего кольца относительно оси сопла за счет установки различной длины управляющих гидроцилиндров. Сверхзвуковые створки 5 кинематически связаны с управляющим кольцом тягами 6 и системой рычагов, поворачивающих створки. При этом конструкция обеспечивает поворот сверхзвуковых створок на угол 15°.

Недостатком конструкции сопел с поворотом сверхзвуковых створок является сложность в уплотнении соединения в месте стыковки дозвуковых

èсверхзвуковых створок. Края сверхзвуковых створок в месте стыковки с дозвуковыми створками срезаны под углом, на который требуется повернуть створки. Это требует дополнительных конструктивных мероприятий по уплотнению проточ- ной части сопла.

Разумеется, повышенный уровень утечек

èбольшая (по сравнению с соплом без УВТ) масса характерны для всех конструкций с УВТ. Но качество, которое дает УВТ самолету, стоит того

èза это стоит платить!

9.4 - Выходные устройства двигателей самолетов укороченного и вертикального взлета-посадки

ВУ двигателей самолетов укороченного и вертикального взлета-посадки (УВВП) в принципе можно было бы отнести к классу сопел с УВТ:

èтам, и там меняется вектор тяги. Но разное назначение и разные конструктивные исполнения диктуют целесообразность выделения их в отдельные классы.

Сопла с УВТ предназначены, в основном, для повышения маневренности в боевых условиях

èони, как правило, регулируемые, сверхзвуковые; угол отклонения вектора тяги в соплах с УВТ регулируется обычно в пределах ±15° относительно продольной оси двигателя. ВУ УВВП предназна- чены, как следует из названия, для сокращения пробега при взлете и для вертикального взлета-посад- ки самолета за счет создания подъемной силы, превышающей его взлетный вес. Эти ВУ представляют собой, как правило, нерегулируемые дозвуковые сопла с углом поворота вектора тяги на 90°. Для уменьшения потерь на поворот потока и уменьшения габаритов в них могут устанавливаться направляющие дефлекторы.

На Рис. 9.4_1 показаны схемы ВУ с двумя, че- тырьмя и переключаемыми соплами. По схеме б) с четырьмя поворотными соплами выполнено ВУ двигателя Rolls-Royce Pegasus (см. Рис. 9.4_2).

На Рис. 9.4_3 показан двигатель Р27В-300 (ММЗ «Союз») с двумя поворотными соплами, а на Рис. 9.4_4 – Р79-300 (ММЗ «Союз») с одним поворотным соплом.

Пример механизма поворота сопла показан на Рис. 9.4_5. Сопло 1 поворачивается с помощью цепного привода 2 ведущей «звездочкой» 3, вращаемой от коробки приводов. Сопло крепится к вращающемуся корпусу 4, являющемуся наружной обоймой шарикового подшипника. Корпус вращается цепью 5 на шариках 6. Шарики катятся по беговой дорожке неподвижного корпуса 7. В качестве сепаратора в подшипнике используются шарики 7 меньшего диаметра.

Механизм может вращать сопла на угол

èбольше 90° вплоть до получения обратной тяги.

Рисунок 9.4_1 – Варианты ВУ с дефлекторными соплами [9.12.4] (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc) а) с двумя соплами; б) с четырьмя соплами; в) с переключаемыми соплами

566

Глава 9 - Выходные устройства ГТД

Рисунок 9.4_2 – Двигатель Rolls-Royce Pegasus [9.12.4] (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc)

1 - КНД; 2 - поворотные сопла наружного контура; 3 - поворотные сопла внутреннего контура; 4 - КВД; 5 - КС; 6 - ТВД; 7 - ТНД; 8 - дефлекторы; 9 - привод

Рисунок 9.4_3 – Двигатель Р27В-300 с двумя пово-	Рисунок 9.4_4 – Двигатель Р79-300 с одним пово-
ротными соплами	ротным соплом

567

Глава 9 - Выходные устройства ГТД

Рисунок 9.4_5 – Механизм поворота сопел двигателя Pegasus (Печатается с разрешения Rolls-Royce plc) 1 - сопло; 2 - цепной привод; 3 - ведущая «зв¸здочка; 4 - вращающийся корпус; 5 - цепь; 6 - шарики; 7 - неподвижный корпус; 8 - шарики сепаратора

Ïðè ýòîì:

-поворот сопла на 90° должен осуществляться за время не более 2 секунд;

-между изменением положения сопла и тягой должна быть линейная зависимость;

-количество горячих газов, попадающих на вход в двигатель, не должно приводить к потере его устойчивости.

9.5- «Малозаметные» выходные устройства

Проблема «заметности» ВУ – часть общей проблемы заметности летательного аппарата. Различают акустическую заметность, заметность в оптическом, радиолокационном и инфракрасном (ИК) диапазонах электромагнитных волн.

Акустическая заметность – шум – не является проблемой для военной авиации, поскольку для нее, в отличие от коммерческой, шум не нормируется. При необходимости снижение шума может обеспечиваться применением средств и методов, описанных в главе 15.

Заметность в оптическом диапазоне, как

èшум, является ограниченным демаскирующим признаком. Решается применением камуфлирующих покрытий самолета, а для двигателя – уменьшением дымления камеры сгорания, уровня сажистых частиц в струе.

Наиболее серьезными демаскирующими факторами, определяющими заметность самолета, являются заметность в радиолокационном

èИК диапазонах. Основная характеристика, определяющая радиолокационную заметность – эффективная площадь рассеивания (ЭПР). Наибольший вклад в ЭПР вносит отражение радиоволн от воздухозаборника, компрессора и сопла. Снижение ЭПР самолета достигается специальным профилированием планера, воздухозаборника (см. Рис. 9.5_1) и применением радиопоглощаюших покрытий.

Источником заметности в ИК диапазоне являются нагретые детали двигателя: лопатки турбины, форсажной камеры, сопла, а также реактивная струя. В значительной степени проблема заметности и в том и другом диапазоне решается применением плоских сопел (см. раздел 9.3.2). На Рис. 9.5_1

568

Глава 9 - Выходные устройства ГТД

Рисунок 9.5_1 – Самол¸т-«невидимка» F-117

Рисунок 9.5_2 – Перспективный «малозаметный» ТРДДФ

хорошо видно «щелевидное» выходное сечение со-	га на определенный угол в окружном направлении.
пла, значительно уменьшающее «угол захвата».	Величина угла смещения выбирается из условия
Плоское сопло с блокированием «видимости» де-	полного экранирования прямого ИК излучения от
талей турбины (см. Рис. 9.5_2) дополнительно сни-	деталей турбины через патрубки при выбранных
жает заметность в ИК – диапазоне (аналогично бло-	значениях количества патрубков, контура попереч-
кируется в воздухозаборнике радиолокационная	ного сечения и осевой длины патрубков.
«видимость» вентилятора).	Промежутки между патрубками образуют воз-
Блокирование «видимости» в ВУ может быть	душные каналы 2 для воздуха наружного контура,
реализовано и в других конструкциях, например,	который охлаждает патрубки и дополнительно сни-
с помощью развитого центрального тела или ис-	жает величину ИК-излучения.
кривленных каналов смесителя (см. Рис. 9.5_3).	Дальнейшее снижение заметности в ИК диа-
Смеситель перекрывает прямую видимость	пазоне достигается за счет применения охлаждения
наиболее нагретых элементов турбины двигателя.	стенок сопла, нанесения на них специального ме-
Криволинейные патрубки 1 выполнены с одинако-	таллокерамического покрытия и снижения темпе-
выми по форме и проходной площади поперечны-	ратуры по границе выхлопной струи «вдувом» хо-
ми сечениями, смещенными относительно друг дру-	лодного воздуха из наружного контура двигателя.

569